低轨卫星网络协议的仿真模拟
,自然形成先进先出的策略,在带宽小的链路上实现瓶颈效应,所以也不用实现LLC层的数据帧传输与流量控制。 为了保证每颗卫星在同一时刻只有一个地面网关接入,把网络场景划分为三种。第一种,每颗卫星只有一个地面接入网关。第二种,每颗卫星存在两个以上地面接入网关,但是同一颗卫星覆盖下的两个网关之间不存在数据流业务。第三种,每颗卫星存在两个以上地面网关,但只有处于相同卫星覆盖下的地面网关之间存在数据业务。通过对这三种场景组合可以搭配出所有的仿真场景。第二种仿真场景可以拆分成多个第一种仿真场景的组合。第三种仿真场景可以采用固定节点、有线链路近似模拟。因此,只要完成第一种仿真场景,所有的问题就都可以解决。在第一种仿真场景中每颗卫星只有一个地面网关接入,编程过程中可以不再考虑冲突检测、信道预留、业务的优先级处理等数据链路层功能,符合前面所提简化。2.1 地面网关节点模型要实现的功能 (1)切换管理,向GlobalNode 通告与卫星的映射关系; (2)向Global Node 通告可以到达的子网地址; (3)数据包的封装与解封; (4)上行链路的各个pipeline 阶段。 2.2 Satellite 节点要实现的功能 (1)路由地面网关发送来的数据包; (2)网络协议平台,在其上实现非面向连接的路由协议; (3)下行链路的各个pipeline 阶段; (4)星间链路的各个pipeline 阶段; (5)导入STK(Satellite Tools Kit)卫星轨道文件。 2.3 Global Node 要实现的功能 (1)存放网关可达子网列表,供网关封包时查询; (2)存放网关与卫星映射列表,供卫星节点星上路由时查询。 3 仿真验证 在本文所建立的仿真系统平台上,作者仿真了TCP 协议在动态路由上的性能。仿真场景采用Iridium 系统的一部分作为空中卫星网络,两个地面网关处于不同卫星覆盖范围内,网关所连接的Internet 中有一对客户机/服务器采用TCP 连接进行数据传输。仿真结果将比较通过低轨卫星网络进行TCP 连接与通过地面网络进行TCP 连接之间的拥塞控制窗口,切换前后时延变化。仿真设置为:客户端(longitude- 161.8, latitude-29.14)下载服务器端(longitude- 15.2, latitude- 20.9)上大小为1Mbit 的文件,带宽瓶颈为10Mbps, 整个过程每5s 重复一次,直至仿真结束,仿真的网络场景拓朴结构如图3所示。 场景拓朴整个仿真时间为100s, 在60s 时刻客户端接入网关发生星地切换。仿真结果如图4、5所示。
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